智能交互的决策场大数据情景下重大工程项目管理新趋势

文／施骞

施骞，同济大学经济与管理学院教授。

随着移动互联、智能物联、海量存储和云计算等一系列新兴技术的兴起，基于大数据的生产和创新模式开始涌现，并逐渐引发继移动互联网、物联网、云计算之后IT产业又一次颠覆性的技术变革。这一变革下，企业决策和生产管理流程都将被重新定义。借助于大数据所具有规模性、多样性、高速性及价值性，将极大促进传统管理范式的转变和管理效率的提高。

重大工程项目对我国政治、经济、社会、科技发展、环境保护、公众健康与国家安全等具有重要影响。面对重大工程建设中大规模、开放性、多元化以及新技术运用等因素造成的复杂性，有效利用大数据技术对重大工程项目进行科学的管理显得十分必要。重大工程中蕴藏着大量的数据资源，分析这些多源异构数据对重大工程的潜在影响，将表征重大工程技术、组织、资源、环境等异质要素的数据进行有效集成并加以利用，是未来重大工程项目管理的发展趋势。

多源异构的海量数据

随着射频识别（RFID）、建筑信息建模（BIM）、虚拟现实（VR）、增强现实（AR）、无人机等技术被应用于工程项目中，支持工程项目管理所需大数据的采集逐渐成为可能，工程项目管理开始步入大数据时代。与此同时，工程项目管理的数据量飞速增长，数据类型越来越复杂，项目对数据的实时性要求越来越高。工程项目管理的数据也由单一类型逐渐演变为结构化、半结构化及非结构化共存的类型。对于工程项目管理所具有的多源异构的海量数据，需要进行降噪、辨析并将来自不同数据集的数据进行处理才能有效利用。目前，关于采集工程物理数据的相关研究和实践已取得一定进展，但如何有效辨识与工程项目管理有关的虚拟社区海量、多源、动态的数据并加以采集、分析和利用尚有待加强。

以数据挖掘为代表的大数据分析方法可以在海量的数据集中汲取潜在的有价值信息，从而帮助人们更好地理解分析数据对象，发现、洞察其内在规律，并更好地应用于工程项目管理。例如，在工程项目职业健康和安全管理领域，可利用数据挖掘技术来识别施工安全隐患并预测导致职业伤害发生的关键因素；在成本管理领域，可进行成本分析和预算管理，并在实施过程中预测成本超支的水平；在质量管理领域，可通过缺陷预测和相关分析提高质量管理水平。

目前，关于大数据与工程项目管理的研究与实践主要集中在三个层面。第一是关于工程项目管理相关大数据的采集、集成和存储技术的研究，这一层面的研究和实践多集中于如何获取工程项目物理数据的采集、分析和应用，而关于虚拟社区数据的采集与应用相对较少。第二是采用大数据技术提高工程项目成本、进度、质量和安全等目标管理水平，这一领域的研究和实践虽然取得了一定进展，但尚缺乏诠释如何采用大数据技术从目标规划到目标控制对项目实施系统性管理的范式。第三是大数据背景下传统工程项目管理模式变革与创新，这一层面的研究虽已引起关注，但尚缺少引领行业变革的标志性研究成果和实践案例。

集群智能（慧）的决策场景

大数据的研究和实践不仅会提高重大工程管理的效率，更重要的是将会为重大工程的传统管理模式带来颠覆性的变革。在大数据背景下，与移动互联、智能物联、海量存储和云计算等新兴技术相结合，重大工程的决策与实施情景都会产生重要变化，并逐步形成三个重要的发展趋势。

重大工程具有时空跨度大、影响因素多、社会影响大等特点，因此重大工程在面临各种决策场景时往往存在着深度的不确定性、模糊性和模棱两可性等复杂问题。例如，当城市兴建污水处理基础设施时，其决策可能面临包括社会群体反对、投资回收期长等因素引发的不确定性。重大工程遇到的复杂问题使我们很难在短时间内做出准确的预测和判断，进而影响决策的科学性和有效性。重大工程的决策既包括对工程项目是否“上马”的投资决策等“大决策问题”，也包括工程项目实施中的设计方案、合同条件和施工方法选择以及工程项目运营中的维护、更新改造方案的选择等“小决策”问题。一直以来，重大工程中各种影响因素交互作用所呈现的复杂性特征与我们有限预测能力之间的矛盾是阻碍我们做出科学决策的障碍。大数据技术的发展为我们解决这一问题提供了新思路。

大数据时代的到来为人们的实时深度交互和相互学习提供了契机，互联网构建了人与人充分沟通的环境，并进一步通过人与人间的智能交互，实现从个人智慧到群体智慧的集成。与个体智慧不同，集群智能，或称集群智慧，是指通过个体智能（慧）的有效集成，使群体达到能够解决超出个体智能的、更广范围问题的能力。集群智能的概念源自大众智慧（Wisdom of Crowds），可分成集群（Collective）和智能（Intelligence）两个概念。集群是指将持有不同态度和观点的人类智能加以集成，得到对某个问题多重维度的解决路径和方案；智能则是指学习、认知、分析、理解和适应环境的能力。可以看出，重大工程在应对复杂问题进行决策时，通过不拘泥工程所涉及的相对有限时空范围内充分的人－人互动和信息交流，可能会得到更优的解决方案。大数据技术的发展为充分的人－人互动提供了条件。可以想象，在不久的将来，成千上万的人在世界的不同角落为某一重大工程项目提供现场咨询，或者，看似风马牛不相及的某一古诗词中的一句话为在建工程项目提供解决方案，都将成为可能。

大数据时代重大工程集群智能决策应解决的问题包括：①如何定义重大工程集群智能决策的参与范围。②如何通过集群智能发现重大工程存在的问题。③如何利用集群智能生成各种处理和解决方案。④如何从集群智能形成的多种方案中选择最优的方案。

工业化建筑将成为我国未来建筑业重要的发展方向之一。大数据的应用为工业化建筑的实现以及现代化的工地现场管理提供强大的技术支撑，从而能够在更加广阔的时空范围内实现数字化的智慧工程管理。从时间范围看，智慧工程管理不仅局限于工地现场的管理，更重要的是通过“规划设计－施工－运营”的有效数字化集成，提高工程建设的效率，实现数字化的重大工程项目管理。从空间范围看，重大工程的工地现场可以看作由多个供应链所联接的、多种制造产业所组合的集成化装配现场。工地现场的项目施工计划必须与工程供应链整合的制造业企业生产计划实现有效协同。这些都需要大数据技术手段支持。此外，在大数据背景下，工地现场的传统质量和安全控制方法也会发生重大变化。以质量管理为例，传统的工地现场质量数据采集和分析方法将被以无人机为代表的大规模数据采集和分析方法所取代，同时结合RFID技术、图像识别技术等，会实时、高频地为工地现场的质量安全管理提供数据资料，及时发现潜在隐患并加以处置。

大数据背景下重大工程项目数字化管理需要解决的问题是：①如何实现工程大数据的有效采集、存储、分析和利用。②如何实现基于大数据的可计算设计和建造。③如何实现从工程项目决策、设计、施工到运营的有效数字化集成。④如何从工业4.0——大规模定制的视角出发，以工程项目成本、进度、质量和安全管理为目标，实现工程项目供应链企业生产的有效协同。

区块链技术的机制设计

互联网可以使个体智能通过充分的“人—人”交互实现指数级的增长，达到集群智能的效果。但是，互联网也同样充斥着可能错误的、引起误导的甚至是虚假的信息，会直接造成重大工程项目的决策失误和管理紊乱。而区块链的出现为我们有效规避这一风险创造了条件。

区块链技术被认为是继大型机、个人电脑、互联网、移动/社交网络之后计算范式的又一次颠覆式创新。通俗理解，区块链是基于一定时间顺序将数据区块以链条的方式组合成特定数据结构，并以密码学方式保证的、不可篡改和不可伪造的“共享总账”，具有去中心化、时序数据、集体维护、可编程和安全可信等特点。

除了数字货币（如比特币）外，其应用场景可涉及分布式数据存储与鉴证、金融交易、资产管理、社会治理、能源管理、供应链管理等领域。区块链可分为公共链、联盟链和私有链。在大数据情景下，区块链技术用于重大工程，可以有效提高数字化工程项目管理的成效。例如，利用区块链的时间戳以及不可篡改、不可伪造的数据库，可实现重大工程的信用管理以及审计管理；利用区块链中数据溯源功能，可实现重大工程的供应链管理；结合物联网技术，可将重大工程的资产数字化，实现重大工程的资产管理，并通过区块链的共识机制，为资产证券化等重大工程融资模式的创新奠定基础；利用区块链的激励机制设计，可引导社会各方在重大工程决策与管理中积极贡献知识和资源，促进重大工程项目集群智能决策模式和管理方式的实施。此外，智能合约的应用也将为重大工程的发包模式设计、合同管理和变更管理提供新的思路。

将区块链技术应用于重大工程项目管理需要解决的问题是：①如何构建重大工程项目管理的区块链基础架构模型。②如何将重大工程的录像、图片、文件等原始数据和交易记录保存为适宜于区块链应用的合理数据（如哈希函数值等），使其具备不可篡改、不可伪造和可追溯性特征并能实时为重大工程管理提供有效服务。③如何设计重大工程区块链中的共识机制和激励机制。④如何通过智能合约设计为重大工程的发包、合同管理创造条件。

大数据技术的发展将引发重大工程项目管理模式的变革。利用数据资源，不仅能更好地应对重大工程管理中的不确定性问题，而且能为重大工程项目的跨行业资源集成、多维度数据支持、开放式知识共享、社会化组织管理等活动创造良好条件。我们有理由相信，在大数据时代，重大工程项目将从相对封闭式管理逐步转向协同开放式管理，并逐渐催生新型的决策治理机制和管理模式。